關于空腹樓板在建筑結構設計中的應用探討

蘇 麗 親

(山西中方森特建筑工程設計研究院,山西 太原 030002)

近年來，現代化城市建設面貌日新月異，建筑工程事業的發展取得了前所未有的突破，與此同時空腹樓板的應用技術逐步得到完善。在框架梁大板結構體系中應用空腹樓板，可以節省次梁體構造，減小集中力對框架梁的荷載作用，進而改善整體受力狀態，加強建筑整體安全穩定性。

1 簡述空腹樓板的優勢特征

空腹樓板是目前國內較為常見的建筑結構形式，如圖1所示，基于其結構構件具有如下幾方面優勢特征，在建筑工程領域被大力推崇和應用。

1.1 結構抗彎承載力條件

從某種角度來說，樓板是一種受彎控制部件，其抗彎承載力與橫截面高度有直接的關聯。具體來說，抗彎承載力與橫截面高度呈正比例關系。通常來說，空腹樓板建筑工程中使用的混凝土的空心率高達60%。這充分說明在樓板搭建過程中，采用同等質量的混凝土體，空腹樓板的高度要遠遠超過普通樓板，加大了空間的利用率。經過專業測算可知，空腹樓板的抗彎承載力系數比普通樓板大9倍之多，也正因如此，建筑工程設計人員可以在保證結構承載力達到標準要求的前提下，減小鋼材的使用量，節約經濟成本。

1.2 結構的荷載力傳遞路線

在傳統建筑結構設計理念下，梁板需要將樓面所承受的荷載

力依次傳遞給框架結構的主梁和次梁，并依靠建筑支柱承擔整個結構的受力。而在空腹樓板結構體系中，樓面的荷載力傳遞省略了主梁和次梁，可直接傳遞給支柱，或經由框架傳遞到支柱，以此在保證建筑結構安全穩定的基礎上，增大建筑材料的使用率，節約成本。

1.3 結構各界面基本受力情況

相比之下，空腹樓板的翼緣結構具有一定的特殊性，其性能發揮使得整體界面受力條件明顯優于普通樓板。在空腹樓板的實際應用環節，其可以實現整個板面的均衡受力，減小壓力系數，加強建筑結構的安全穩定性。

2 在建筑結構設計領域應用空腹樓板的具體細節

2.1 簡述主梁—大板結構布置形式的優劣性

主梁—大板結構主要有單跨板和連續跨板兩種形式。在應用單跨板形式進行結構設計時，要合理應用密肋截面，提高結構利用率，進而控制資金的消耗，節約經濟成本。同時，結構的簡化也有利于減輕自身重量，充分發揮主梁—大板結構的優勢性能。如果主梁—大板結構為連續板形式，在結構設計過程中，需要應用箱型截面。將模板與截面進行緊密連接，并在支座兩邊合理的位置設置面積系數符合實際要求的箱型截面，以優化支座的抗彎水平，且在支座兩側的單板上，利用密肋截面承載結構的彎矩應力，在減輕自重的基礎上，充分發揮截面的性能，使施工單位獲得經濟效益與社會效益的最大化。

2.2 無梁板結構設計形式

在無梁板結構中應用空腹樓板，如圖2所示，如果柱網面積較小，截面荷載水平低，需要確保截面形式為密肋截面，相反的，一旦柱網面積超過一定標準，且截面荷載水平較高，則應盡可能選擇箱型截面形式。在設計無梁板結構的過程中，應當結合實際需求，將兩種結構形式搭配結合，在柱頂板塊上設置箱型截面，在中間部分設置密肋截面，并且合理控制柱間距，調整內力條件，確認鋼筋量的配比量。

3 各類結構內力分化情況分析

3.1 主梁大板結構內力分布情況簡介

一般情況下，在設計主梁體結構的過程中，需要全面掌握主梁大板結構的內應力分布情況，了解梁板結構的實際構造特征，并合理利用現代專業設計軟件分析內力水平。在此過程中，需要格外注意的是，要保證空腹樓板的厚度標準達到要求，相比之下，空腹樓板的厚度超過實心樓板的2倍之多。這在一定程度上，也提高了梁體的剛度標準。基于此，要想切實保證空腹樓板的承載負荷力，應當適當加寬翼體結構，并提升樓板截面的慣性指標。在結構設計環節，通常要將框架梁的剛度條件提升至少2倍，并借助專業設計軟件，確保樓板內應力的合理分化。

除此之外，還需在準確計算鋼板厚度的基礎上，確保樓板內力均衡分化，并按照支撐條件提高計算的準確性。在實際應用中，采取這樣的計算方式不僅可以簡化流程，提高施工效率，還能夠從根本上加強方案的可行性。這里同樣需要格外引起重視的是，如果板的支座處及跨中，在負彎矩或正彎矩作用下發生不同部位且程度不同的開裂，應當在支座中性面及跨中之間產生約為板截面高度1/3的拱度，但基于支座的約束力，整塊板會在平面內產生一定的水平推力，在該推力與拱度的協同作用下，減小各截面的彎矩標準。當然，此彎矩變化范圍依板體邊界條件而定，對四周與梁整體連接的板，其中間跨的跨中及支座彎矩可減少20%。對于雙向板的邊跨跨中彎矩及第二支座的負彎矩，當垂直于樓板邊緣方向的跨度小于1.5時，可減少20%，當1.5<垂直于樓板邊緣方向的跨度<2時，沿樓板邊緣方向的跨度可減少10%。這里需要著重闡述的是，上述各項數據核算結構都是針對于實心薄板來說的，而對于空腹板結構，其截面高度應當是實心薄板的2倍～5倍，跨度系數約為1.5倍，由此可見，拱度與水平推力呈反比例關系，拱度越大，水平推力則越小，該特性可顯著緩解邊界的約束條件。

3.2 無梁樓蓋結構內力計算方式

在分析無梁板蓋結構的內力條件時，可采取如下兩種方式：等代框架法和經驗系數法。這兩種計算方法在實際應用中各有利弊。比如，經驗系數法可以計算垂直荷載內力，而無法計算水平方向的荷載內力。但等代框架法則可以同時測算水平及垂直方

向的兩種荷載內力。需要引起注意的是，在應用等代框架法的過程中，要按照垂直與水平方向的單向荷載傳遞規律，核算準確的垂直荷載力數值，并且利用等代框架梁寬度運算方式單獨確定水平荷載力，進而實現與垂直荷載內力的疊加運算。

4 不同截面的配筋構造形式

4.1 有梁板結構的配筋方式

在對梁板結構的板面配置負筋時，要按照如下兩種策略進行：其一，采取與實心梁板結構相同的策略，按照每延米標準在面板內優化配置；其二，按每肋配置標準布置在密肋截面上。在配置過程中，要求負筋插入板面的深度與實心板結構相同，一般會將深度控制為板塊短跨的1/4;其三，對于T型密肋板來說，由于密肋結構寬度有限，通常會在肋底配置一根獨立鋼筋作為支撐。針對“工”型密肋板，要求下翼緣寬度控制在150～190范圍內，通常需要配置至少三根以上，五根以下的鋼筋。一般來說，板底鋼筋的配比方式主要包括如下兩種：1)采取與實心板結構相同的底板配筋方式和規格；2)按每肋配置在密肋內。

4.2 無梁板結構的配筋策略

在對板底結構進行鋼筋配比的過程中，要按照板帶數量、結構形式等優化處理，且配筋方式與有梁板結構大致相同。

在對板面結構配置鋼筋時，需要參考板塊的拼接方式配置負筋，首先在柱頂板塊內配置雙向受力鋼筋，在跨中板塊及柱間板塊內，分別配置構造鋼筋和受力鋼筋，保證整體結構的安全穩定性。

4.3 其他翼緣配筋

至于其他翼緣配筋主要有箱型板的底板、柱間板塊及跨中板塊間的面層板；常見的板內配置鋼筋多為雙向肋間結構；在對肋架進行鋼筋配置的過程中，要在柱間板塊及跨中板塊的柱上板帶方向的肋頂架立筋配一根密肋；在密肋內增設禁錮鋼筋時，按照肋內箍筋的配算方式確定鋼筋數量。一般跨中板帶肋內箍筋多為構造配筋。

5 結語

在建筑結構設計環節，要結合實際需求，合理應用空腹樓板，以此來提高空間利用率，節約經濟成本，與此同時，還要確保應力的有效發散，進而改善框架梁受力狀態，最終有效增強結構的安全穩定性。